Un nuevo esquema de enrutamiento de criptomonedas inventado conjuntamente por investigadores del MIT puede aumentar la eficiencia y, por último, beneficios:de ciertas redes diseñadas para acelerar las transacciones de blockchain notoriamente lentas.

Las criptomonedas son prometedoras para transacciones financieras entre pares, potencialmente haciendo obsoletos los bancos y las tarjetas de crédito. Pero hay un problema de escalabilidad:Bitcoin, por ejemplo, procesa solo un puñado de transacciones por segundo, mientras que las principales tarjetas de crédito procesan cientos o miles. Esto se debe a que la cadena de bloques, las criptomonedas del libro mayor digital en el que se basan, lleva mucho tiempo procesar las transacciones.

Una nueva solución son las "redes de canales de pago" (PCN), donde las transacciones se completan con una participación mínima de la cadena de bloques. Pares de usuarios de PCN forman cuentas de depósito en garantía fuera de blockchain con una cantidad de dinero dedicada, formando un gran, Red interconectada de cuentas conjuntas. Los usuarios enrutan los pagos a través de estas cuentas, solo haciendo ping a la cadena de bloques para establecer y cerrar las cuentas, lo que acelera dramáticamente las cosas. Las cuentas también pueden cobrar una pequeña tarifa cuando las transacciones se envían a través de ellas.

Esquemas de enrutamiento ineficientes, sin embargo, ralentice incluso estas soluciones rápidas. Agotan los saldos de los usuarios en estas cuentas con frecuencia, obligándolos a invertir mucho dinero en cada cuenta o reequilibrar con frecuencia sus cuentas en la cadena de bloques. En un documento que se presentará el próximo mes en el Simposio de USENIX sobre diseño e implementación de sistemas en red, los investigadores presentan "Spider, "un esquema de enrutamiento más eficiente que permite a los usuarios invertir solo una fracción de los fondos en cada cuenta y procesar aproximadamente cuatro veces más transacciones antes de reequilibrar en la cadena de bloques.

"Es importante tener equilibrio, enrutamiento de alto rendimiento en PCN para garantizar que el dinero que los usuarios depositan en cuentas conjuntas se utilice de manera eficiente, "dice el primer autor Vibhaalakshmi Sivaraman, estudiante de posgrado en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL). "Esto debería ser un negocio eficiente y lucrativo. Eso significa enrutar tantas transacciones como sea posible, con la menor cantidad de fondos posible, para dar a los PCN el mejor rendimiento por su dinero ".

Junto a Sivaraman en el papel están el ex postdoctorado Shaileshh Bojja Venkatakrishnan, Los estudiantes graduados de CSAIL Parimarjan Negi y Lei Yang, y Mohammad Alizadeh, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática e investigador de CSAIL; Radhika Mittal de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign; y Kathleen Ruan y Giulia Fanti de la Universidad Carnegie Mellon.

Pagos por paquetes

Los PCN dependen en gran medida de cuentas conjuntas bidireccionales, en las que ambas partes pueden recibir y enviar dinero, por lo que el dinero se puede enrutar entre cualquier usuario. El usuario B puede tener una cuenta conjunta con el usuario A, mientras que también se vincula por separado al usuario C. Los usuarios A y C no están conectados directamente, pero el usuario A puede enviar dinero al usuario C a través de las cuentas conjuntas A-B y B-C.

Para intercambiar fondos, cada parte debe aprobar y actualizar los saldos en sus cuentas conjuntas. Los pagos solo pueden enrutarse en canales con fondos suficientes para manejar las transacciones, causando problemas importantes.

Los esquemas tradicionales envían transacciones por el camino más corto posible, sin conocer el saldo de ningún usuario dado o la tasa de envío en esa cuenta. Esto puede hacer que uno de los usuarios de la cuenta conjunta maneje demasiadas transacciones y caiga a un saldo cero. haciéndolo incapaz de enrutar más transacciones. Y lo que es más, los usuarios solo pueden enviar un pago completo. Si un usuario quiere enviar, decir, 10 bitcoins, Los esquemas actuales intentan impulsar la cantidad total por el camino más corto posible. Si esa ruta no puede admitir los 10 bitcoins a la vez, buscarán el siguiente camino más corto, y así sucesivamente, lo que puede ralentizar o fallar por completo la transacción.

Inspirado en una técnica para las comunicaciones por Internet llamada conmutación de paquetes, Spider divide cada transacción completa en "paquetes" más pequeños que se envían a través de diferentes canales a diferentes velocidades. Esto permite que el esquema enrute partes de estos grandes pagos a través de cuentas potencialmente con pocos fondos. Entonces, es mucho más probable que cada paquete llegue a su destino sin ralentizar la red o ser rechazado en una cuenta dada por su tamaño.

"El enrutamiento de la ruta más corta puede causar desequilibrios entre las cuentas que agotan los canales de pago clave y paralizan el sistema, "Dice Sivaraman." Enrutar el dinero de manera que los fondos de ambos usuarios en cada cuenta conjunta estén equilibrados nos permite reutilizar los mismos fondos iniciales para respaldar tantas transacciones como sea posible ".

Todos en cola

Otra innovación fue la creación de colas en cuentas congestionadas. Si una cuenta no puede manejar transacciones entrantes que requieren que envíe dinero, en lugar de rechazarlos, los pone en cola. Luego, espera cualquier transacción que reponga sus fondos, dentro de un período de tiempo razonable, para poder procesar esas transacciones.

"Si estás esperando en una cola, pero te envío fondos en el próximo segundo, luego puede usar cualquiera de esos fondos para enviar sus transacciones en espera, "Dice Sivaraman.

Los investigadores también adoptaron un algoritmo, creado por Alizadeh y otros investigadores, que monitorea la congestión del centro de datos para identificar retrasos en las colas en cuentas congestionadas. Esto ayuda a controlar la tasa de transacciones. Digamos que el usuario A envía fondos al usuario C a través del usuario B, que tiene una cola larga. El receptor C envía al emisor A, junto con la confirmación del pago, un bit de información que representa el tiempo de espera de la transacción en el usuario B. Si es demasiado largo, el usuario A enruta menos transacciones a través del usuario B. A medida que disminuye el tiempo de espera, cuenta A enruta más transacciones a través de B. De esta manera, supervisando las colas solo, Spider puede garantizar que la tasa de transacciones sea equilibrada y lo más alta posible.

Por último, Cuanto más equilibrado sea el enrutamiento de los PCN, cuanto menor sea la capacidad requerida, es decir, fondos generales en todas las cuentas conjuntas, para un alto rendimiento de transacciones. En simulaciones PCN, Spider procesó el 95 por ciento de todas las transacciones utilizando solo el 25 por ciento de la capacidad necesaria en los esquemas tradicionales.

Los investigadores también realizaron pruebas en transacciones complicadas llamadas "DAG, "que son pagos unidireccionales en los que un usuario inevitablemente se queda sin fondos y necesita reequilibrar la cadena de bloques. Una métrica clave para el rendimiento de los PCN en las transacciones DAG es el número de transacciones fuera de la cadena habilitadas para cada transacción en la cadena de bloques. A este respecto, Spider puede procesar ocho veces más transacciones fuera de la cadena para cada transacción en la cadena. A diferencia de, Los esquemas tradicionales solo admiten el doble de transacciones fuera de la cadena.

"Incluso con reequilibrios extremadamente frecuentes, Los esquemas tradicionales no pueden procesar todas las transacciones DAG. Pero con reequilibrio de muy baja frecuencia, Spider puede completarlos todos, "Dice Sivaraman.

Próximo, los investigadores están haciendo que Spider sea más robusto para las transacciones DAG, lo que puede causar cuellos de botella. También están explorando problemas de privacidad de datos y formas de incentivar a los usuarios a usar Spider.